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DE602004001927T2 - Heterostructures of III-nitride semiconductor material for light-emitting devices - Google Patents

Heterostructures of III-nitride semiconductor material for light-emitting devices Download PDF

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DE602004001927T2
DE602004001927T2 DE602004001927T DE602004001927T DE602004001927T2 DE 602004001927 T2 DE602004001927 T2 DE 602004001927T2 DE 602004001927 T DE602004001927 T DE 602004001927T DE 602004001927 T DE602004001927 T DE 602004001927T DE 602004001927 T2 DE602004001927 T2 DE 602004001927T2
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Description

HINTERGRUNDBACKGROUND

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Licht emittierende Halbleiteranordnungen, und im Besonderen auf aktive Bereiche für Licht emittierende III-Nitrid-Anordnungen.The The present invention relates generally to light-emitting Semiconductor devices, and in particular active regions for light emitting III-nitride devices.

Beschreibung des verwandten Standes der Technikdescription of the related art

Licht emittierende Halbleiteranordnungen, wie z.B. Licht emittierende Dioden (LEDs), gehören zu den leistungsfähigsten Lichtquellen, welche zurzeit zur Verfügung stehen. Materialsysteme, die gegenwärtig bei der Herstellung LEDs großer Helligkeit, die einen Betrieb über das sichtbare Spektrum ermöglichen, von Interesse sind, sind Halbleiter der Gruppe III-V, insbesondere binäre, ternäre und quaternäre Legierungen aus Gallium, Aluminium, Indium und Stickstoff, ebenfalls als III-Nitrid-Materialien bezeichnet. Typischerweise werden III-Nitrid-Schichten auf Saphir-, Siliciumcarbid- oder Galliumnitridsubstrate epitaxial aufgewachst.light emitting semiconductor devices, such as e.g. Light-emitting Diodes (LEDs) belong to the most powerful Light sources, which are currently available. Material systems, the present in the production LEDs big Brightness, which is about operation enable the visible spectrum of interest are group III-V semiconductors, in particular binary, ternary and quaternaries Alloys of gallium, aluminum, indium and nitrogen, also referred to as III-nitride materials. Typically, III-nitride layers are formed Sapphire, silicon carbide or gallium nitride grown epitaxially.

III-Nitrid-Materialien werden gewöhnlich bei einem Licht emittierenden oder aktiven Bereich aufgebracht, welcher mehrere Quantentopfschichten, die durch Barriereschichten getrennt sind, aufweist. Der aktive Bereich ist zwischen einem p-leitenden Bereich und einem n-leitenden Bereich angeordnet. Der p- und n-leitende Bereich führen den Quantentöpfen in dem aktiven Bereich, wo die positiven und negativen Ladungsträger zur Erzeugung von Licht rekombinieren, positive und negative Ladungsträger (Elektronen und Defektelektronen) zu. Die Helligkeit einer Licht emittierenden Anordnung wird zumindest teilweise durch den inneren Quantenwirkungsgrad der Anordnung bestimmt, welcher angibt, wie viele Licht emittierende Elektron-Loch-Rekombinationen in dem aktiven Bereich stattfinden.III-nitride materials become ordinary applied to a light emitting or active region, which several quantum well layers, by barrier layers are separated. The active region is between a p-type region and an n-type region. The p- and n-conducting Lead area the quantum wells in the active area, where the positive and negative charge carriers to Generation of light recombine positive and negative charge carriers (electrons and holes). The brightness of a light-emitting Arrangement is at least partially due to the internal quantum efficiency the arrangement determines which indicates how many light emitting Electron-hole recombination occur in the active region.

Jede Quantentopfschicht kann zu einem bestimmten Zeitpunkt eine endliche Anzahl Ladungsträger halten. Die Trägerkapazität einer Halbleiterschicht hängt davon ab, wie viel Material in der Schicht vorhanden ist; je dicker somit eine Quantentopfschicht ist, desto mehr Ladungsträger kann diese Quantentopfschicht halten. Bei III-Nitrid-Anordnungen sind die Quantentopfschichten jedoch typischerweise aus InGaN, welches im Vergleich zu anderen III-Nitridschichten auf Grund der großen Größe von Indiumatomen und der Menge Indium, welche erforderlich ist, um den Quantentopf Licht emittierend zu machen, eine schlechte Kristallqualität aufweist. Eine weitere Komplikation ist, dass InGaN gewöhnlich bei einer niedrigeren Temperatur als GaN aufgebracht wird, was in verminderter Kristallqualität resultiert. Darüber hinaus tritt in den InGaN-Schichten eine In-Fluktuation auf, welche die Trägerkapazität der Licht emittierenden Schichten begrenzt. Piezoelektrische Felder können bei reduzierter Oszillatorstärke zur Rekombination eine verringerte Überlappung von Elektronen- und Defektelektronen-Wellenfunktionen bewirken. Schließlich können Defekte in den kristallinen Halbleiterschichten einer Anordnung eine nicht radiative Rekombination von positiven und negativen Ladungsträgern bewirken, was die Menge des Lichts, welches durch eine Anordnung erzeugt wird, reduzieren kann, indem die Quantentopfschichten Ladungsträgern beraubt werden. Somit sind die Quantentopfschichten, um die Kristallqualität und den inneren Quantenwirkungsgrad der Licht emittierenden Anordnung aufrechtzuerhalten, im Allgemeinen dünn, und die Barriereschichten, welche die Quantentopfschichten trennen, sind im Allgemeinen dicke Schichten, welche eine bessere Kristallqualität als die In-enthaltenden Quantentopfschichten aufweisen.each Quantum well layer can be a finite at a given time Number of charge carriers hold. The carrier capacity of a Semiconductor layer hangs depending on how much material is present in the layer; the thicker thus, a quantum well layer is, the more charge carriers can hold this quantum well layer. For III-nitride devices, the quantum well layers are however, typically InGaN, which is compared to other III nitride layers because of the big ones Size of indium atoms and the amount of indium needed to make the quantum well Making light emitting has a poor crystal quality. Another complication is that InGaN is usually at a lower level Temperature is applied as GaN, resulting in reduced crystal quality. Furthermore In-In fluctuation occurs in the InGaN layers, which is the carrier capacity of the light limited to emitting layers. Piezoelectric fields can at reduced oscillator strength for Recombination a reduced overlap of electron and hole wave functions. After all can Defects in the crystalline semiconductor layers of an assembly cause non-radiative recombination of positive and negative charge carriers, what the amount of light that is generated by an arrangement can reduce by the quantum well layers robbed charge carriers become. Thus, the quantum well layers are the crystal quality and the maintain internal quantum efficiency of the light-emitting device, generally thin, and the barrier layers separating the quantum well layers, are generally thick layers which have better crystal quality than the In-containing ones Have quantum well layers.

Y T Rebane et al, Light emitting diode with charge asymmetric resonance tunnelling, Physics Status Solidi (a), Bd. 180, Seiten 121–126 (2000), beschreibt Licht emittierende Dioden, wobei ein Elektronenemitter über eine Barriere mit dem aktiven Bereich verbunden ist. Die Elektronen tunneln durch die Barriere in den aktiven Quantentopf, wo sie sich zur Erzeugung von Licht mit Defektelektronen rekombinieren.Y T Rebane et al, Light emitting diode with charge asymmetric resonance Tunneling, Physics Status Solidi (a), Vol. 180, pp. 121-126 (2000), describes light-emitting diodes, wherein an electron emitter via a Barrier is connected to the active area. The electrons tunnel through the barrier into the active quantum well, where they are generating recombine light with holes.

T C Wen et al, InGaN/GaN tunnel injection blue light-emitting diodes, IEEE transactions on Electron Devices, Bd. 49, Nr. 6, Seiten 1093–1095 (2002), beschreibt Licht emittierende Dioden, wobei ein Elektronenemitter über eine Barriere mit dem aktiven Quantentopf verbunden ist, wobei der aktive Quantentopf eine Multi-Quantum-Well(MQW) Struktur aufweist, welche aus mehreren schmalen Quantentöpfen besteht, die durch Durchtunnelungsbarrieren getrennt sind.T C Wen et al, InGaN / GaN tunnel injection blue light-emitting diodes, IEEE transactions on Electron Devices, Vol. 49, No. 6, pp. 1093-1095 (2002) Light emitting diodes, wherein an electron emitter via a Barrier is connected to the active quantum well, wherein the active Quantum well has a multi-quantum well (MQW) structure, which from several narrow quantum wells which are separated by tunneling barriers.

P Battacharya et al, Tunneling injection lasers: a new dass of lasers with reduces hot carrier effects, IEEE Journal of Quantum Electronic, Bd. 32, Seiten 1620–1629 (1996), beschreibt Laserdioden, wobei ein Elektronenemitter über eine Barriere mit dem aktiven Quantentopf verbunden ist, wobei der aktive Quantentopf eine Multi-Quantum- Well-(MQW) Struktur aufweist, welche aus mehreren schmalen Quantentöpfen besteht, die durch Durchtunnelungsbarrieren getrennt sind.P Battacharya et al, Tunneling laser Lasers: a new that of lasers with reduced hot carrier effects, IEEE Journal of Quantum Electronic, Vol. 32, pages 1620-1629 (1996), describes laser diodes, wherein an electron emitter via a Barrier is connected to the active quantum well, wherein the active Quantum well a multi-quantum well (MQW) structure which consists of a plurality of narrow quantum wells, which by Durchrunungsbarrieren are separated.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind Heterostrukturausführungen, durch welche die in den Quantentopfschichten des aktiven Bereichs vorhandene Anzahl Ladungsträger erhöht werden kann, für Licht emittierende III-Nitrid-Anordnungen, wie z.B. Licht emittierende Dioden, offenbart. In einem ersten Ausführungsbeispiel ist eine Reservoirschicht zusammen mit einer Barriereschicht und Quantentopfschicht in dem aktiven Bereich einer Licht emittierenden Anordnung vorgesehen. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Reservoirschicht dicker als die Barriereschicht und Quantentopfschicht, weist eine größere Indiumzusammensetzung als die Barriereschicht und eine geringere Indiumzusammensetzung als die Quantentopfschicht auf. In einigen Ausführungsbeispielen ist die Reservoirschicht in Angrenzung an die Quantentopfschicht angeordnet und ist in „Trichter"-Träger in die Quantentopfschicht gradiert.According to embodiments of the present invention, heterostructure designs by which the number of carriers present in the quantum well layers of the active region can be increased for light emitting III-Nit rid arrangements, such as light-emitting diodes disclosed. In a first embodiment, a reservoir layer is provided together with a barrier layer and quantum well layer in the active region of a light-emitting device. In some embodiments, the reservoir layer is thicker than the barrier layer and quantum well layer, has a larger indium composition than the barrier layer and a lower indium composition than the quantum well layer. In some embodiments, the reservoir layer is disposed adjacent the quantum well layer and is graded into "funnel" carriers into the quantum well layer.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der aktive Bereich einer Licht emittierenden Anordnung ein Übergitter aus abwechselnden Quantentopfschichten und Barriereschichten. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Barriereschichten so dünn, dass Ladungsträger durch eine Barriereschicht zwischen Quantentopfschichten tunneln können.In a second embodiment For example, the active region of a light-emitting device is a superlattice from alternating quantum well layers and barrier layers. In some embodiments the barrier layers are so thin that charge carrier tunnel through quantum well layers through a barrier layer can.

BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGDESCRIPTION OF THE DRAWING

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:embodiments The invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below. Show it:

1 – eine Licht emittierende Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 A light-emitting device according to a first embodiment of the present invention;

2 – ein Beispiel der Leitungsbandkantenenergie der Schichten der in 1 dargestellten Anordnung; 2 An example of the conduction band edge energy of the layers of 1 arrangement shown;

3 – ein Beispiel der Leitungsbandkantenenergie der Schichten der in 1 dargestellten Anordnung unter Berücksichtigung von Polarisationsfeldern; 3 An example of the conduction band edge energy of the layers of 1 arrangement shown taking into account polarization fields;

4 – eine Licht emittierende Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 A light-emitting device according to a second embodiment of the present invention;

5 bis 8 – Beispiele der Leitungsbandkantenenergie der Schichten der in 4 dargestellten Anordnung; 5 to 8th Examples of the conduction band edge energy of the layers of 4 arrangement shown;

9 – eine Licht emittierende Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 9 A light-emitting device according to a third embodiment of the present invention;

10A bis 10C – Beispiele der Leitungsbandkantenenergie einer dünnen Quantentopfschicht, einer dicken Quantentopfschicht und eines Übergitters als aktiven Bereich; 10A to 10C Examples of the conduction band edge energy of a thin quantum well layer, a thick quantum well layer and a superlattice as the active region;

11 – ein Energiebanddiagramm unter Berücksichtigung von Polarisationsfeldern für das in 9 dargestellte Übergitter; 11 An energy band diagram considering polarization fields for the in 9 superlattices shown;

12 – eine Explosionsdarstellung einer Licht emittierenden Anordnung, einschließlich eines Gehäuses. 12 - An exploded view of a light-emitting device, including a housing.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden Heterostrukturausführungen, durch welche die Anzahl der in den Quantentopfschichten des aktiven Bereichs vorhandenen Ladungsträger erhöht werden kann, für Licht emittierende III-Nitrid-Anordnungen, wie z.B. Licht emittierende Dioden, offenbart. III-Nitrid-Halbleiterschichten, wie hier verwendet, beziehen sich auf, durch die allgemeine Formel AlxGayIn1-x-yN (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1) dargestellte Verbindungen, welche weiterhin Elemente der Gruppe III, wie z.B. Bor und Thallium, enthalten können, und bei welchen ein Teil des Stickstoffs durch Phosphor, Arsen, Antimon oder Bismut ersetzt werden kann.In accordance with embodiments of the present invention, heterostructure designs that can increase the number of carriers present in the quantum well layers of the active region are disclosed for III-nitride light emitting devices, such as light emitting diodes. Ill-nitride semiconductor layers as used herein, compounds represented refer to, by the general formula Al x Ga y In 1-xy N (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1) which may further contain Group III elements such as boron and thallium and in which part of the nitrogen may be replaced by phosphorus, arsenic, antimony or bismuth.

1 zeigt einen Querriss einer Licht emittierenden Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der in 1 dargestellten Anordnung werden eine oder mehrere n-leitende Schichten 11 auf ein Substrat 10 epitaxial aufgebracht. Substrat 10 kann zum Beispiel durch ein Saphir-, SiC-, GaN- oder ein anderes geeignetes Substrat dargestellt sein. N-Leitende Schichten 11 können zum Beispiel eine Pufferschicht, eine Kontaktschicht, eine undotierte Kristallschicht sowie n-leitende Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung und Dotierungskonzentration umfassen. Sodann wird auf den n-leitenden Schichten 11 ein aktiver Bereich 18 ausgebildet. Danach werden auf dem aktiven Bereich 18 eine oder mehrere p-leitende Schichten 15 vorgesehen. P-leitende Schichten 15 können zum Beispiel eine Begrenzungsschicht, eine Kontaktschicht sowie weitere p-leitende Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung und Dotierungskonzentration umfassen. Anschließend werden eine oder mehrere p-Metallschichten 16, welche die Elektrode oder den Kontakt zu p-leitenden Schichten 15 bilden, auf den p- leitenden Schichten 15 aufgebracht. Ein Teil des aktiven Bereichs und der p-leitenden Schichten wird entfernt, um eine der n-leitenden Schichten 11 freizulegen. Auf den freigelegten Teil der n-leitenden Schichten 11 wird eine bzw. mehrere n-Metall-Schichten 17 aufgebracht, um einen Kontakt zu den n-leitenden Schichten der Anordnung herzustellen. 1 shows a transverse crack of a light-emitting device according to a first embodiment of the present invention. At the in 1 arrangement shown are one or more n-type layers 11 on a substrate 10 applied epitaxially. substratum 10 For example, it may be represented by a sapphire, SiC, GaN, or other suitable substrate. N-conducting layers 11 For example, they may include a buffer layer, a contact layer, an undoped crystal layer, and n-type layers of different composition and doping concentration. Then, on the n-type layers 11 an active area 18 educated. After that, be on the active area 18 one or more p-type layers 15 intended. P-type layers 15 For example, they may comprise a confinement layer, a contact layer, and other p-type layers of different composition and doping concentration. Subsequently, one or more p-metal layers 16 which form the electrode or the contact to p-type layers 15 form on the p-type layers 15 applied. A portion of the active region and the p-type layers is removed to one of the n-type layers 11 expose. On the exposed part of the n-type layers 11 becomes one or more n-metal layers 17 applied to make contact with the n-type layers of the device.

Der aktive Bereich 18 umfasst Quantentopfschichten 14, Barriereschichten 13 sowie Reservoirschichten 12. 2 zeigt ein Beispiel eines Leitungsbandkantenenergiediagramms für einige der Schichten der in 1 dargestellten Anordnung. Wie in 2 dargestellt, weisen Reservoirschichten 12 einen größeren Bandabstand als Quantentöpfe 14 und einen kleineren Bandabstand als Barriereschichten 13 und die Bauelementschichten 11, 15 außerhalb des aktiven Bereichs auf. Die Quantentopfschichten 14 und die Reservoirschichten 12 können aus InGaN und die Barriereschichten 13 aus AlxGayIn1-x-yN (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1) bestehen. Während der Indiumgehalt in einer InGaN-Schicht abnimmt, nimmt der Bandabstand zu; somit können die Reservoirschichten 12 weniger Indium als die Quantentopfschichten 14 und mehr Indium als die Barriereschichten 13 enthalten. Die Quantentopfschichten 14 können eine Indiumzusammensetzung in einem Bereich zwischen 0% (wenn zum Beispiel die Barriereschichten aus AlGaN bestehen) und etwa 30% aufweisen und sehen gewöhnlich eine Indiumzusammensetzung in einem Bereich zwischen etwa 4% und etwa 25% vor. Barriereschichten können eine Indiumzusammensetzung in einem Bereich zwischen 0% und 15% aufweisen und weisen in der Regel eine Indiumzusammensetzung in einem Bereich zwischen 0% und 5% auf. Reservoirschichten können aus GaN, InGaN oder AlInGaN bestehen. In einem Ausführungsbeispiel bestehen die Reservoirschichten aus InGaN mit einer Indiumzusammensetzung in einem Bereich zwischen 0% und etwa 25%.The active area 18 includes quantum well layers 14 , Barrier layers 13 as well as reservoir layers 12 , 2 FIG. 12 shows an example of a conduction band edge energy diagram for some of the layers of FIG 1 illustrated arrangement. As in 2 shown have reservoir layers 12 a larger band gap than quantum wells 14 and a smaller band gap than barrier layers 13 and the device layers 11 . 15 outside the active area. The quantum well layers 14 and the reservoir layers 12 can be made from InGaN and the barrier layers 13 Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). As the indium content in an InGaN layer decreases, the bandgap increases; thus, the reservoir layers 12 less indium than the quantum well layers 14 and more indium than the barrier layers 13 contain. The quantum well layers 14 For example, an indium composition can range from 0% (for example, if the barrier layers are AlGaN) to about 30%, and usually provide an indium composition in a range of between about 4% and about 25%. Barrier layers can have an indium composition in a range between 0% and 15% and typically have an indium composition in a range between 0% and 5%. Reservoir layers may consist of GaN, InGaN or AlInGaN. In one embodiment, the reservoir layers are InGaN having an indium composition in a range between 0% and about 25%.

Barriereschichten 13 sind dünn genug, damit Ladungsträger durch Barriereschichten 13 von den Reservoirschichten 12 zu Quantentopfschichten 14 tunneln können. Die Barriereschichten 13 können eine Dicke zwischen etwa 5 Angström und etwa 200 Angström (10 Angström = 1 Nanometer, nm) aufweisen und haben oftmals eine Dicke von 20 Angström oder weniger; die Quantentopfschichten 14 können eine Dicke zwischen etwa 5 Angström und etwa 100 Angström aufweisen und haben oftmals eine Dicke von etwa 25 Angström; und die Reservoirschichten können eine Dicke zwischen etwa 5 Angström und etwa 500 Angström aufweisen und haben oftmals eine größere Dicke als etwa 25 Angström. Die Reservoirschichten 12 und die Barriereschichten 13 können mit einem p- oder n-leitenden Dotierstoff dotiert sein oder nicht. In einem Ausführungsbeispiel werden die Reservoirschichten mit einem n- oder p-leitenden Dotierstoff in einer Dotierungskonzentration zwischen etwa 5 × 1016 cm und etwa 5 × 1019 cm–3 dotiert. In einem Ausführungsbeispiel sind die Reservoirschichten 12 mit dem Dotierstoff vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie die anderen Schichten in dem aktiven Bereich 18 dotiert.barrier layers 13 are thin enough to allow charge carriers through barrier layers 13 from the reservoir layers 12 to quantum well layers 14 can tunnel. The barrier stories 13 may have a thickness between about 5 angstroms and about 200 angstroms (10 angstroms = 1 nanometer, nm) and often have a thickness of 20 angstroms or less; the quantum well layers 14 may have a thickness between about 5 angstroms and about 100 angstroms and often have a thickness of about 25 angstroms; and the reservoir layers may have a thickness between about 5 angstroms and about 500 angstroms and often have a thickness greater than about 25 angstroms. The reservoir layers 12 and the barrier stories 13 may or may not be doped with a p- or n-type dopant. In one embodiment, the reservoir layers are doped with an n- or p-type dopant at a doping concentration between about 5 × 10 16 cm and about 5 × 10 19 cm -3 . In one embodiment, the reservoir layers are 12 with the dopant of the same conductivity type as the other layers in the active region 18 doped.

Die Reservoirschichten 12 sehen einen Speicher von Ladungsträgern in unmittelbarer Nähe der Quantentöpfe 14 vor, welche durch Barriereschicht 13 leicht in die Quantentöpfe 14 tunneln können. Die Reservoirschichten 12 führen den Quantentopfschichten 14 Ladungsträger zu, so dass, sobald ein Ladungsträger eine Quantentopfschicht verlässt, zum Beispiel durch radiative Rekombination, sogleich von der Reservoirschicht 12 ein anderer Ladungsträger zugeführt wird, um diesen zu ersetzen. Da die Reservoirschichten 12 weniger Indium als die Quantentopfschichten 14 aufweisen, besitzen die Reservoirschichten 12 eine bessere Kristallqualität, wodurch die Reservoirschichten 12 Ladungsträger mit einer langen Abklingzeit halten können. Die Zusammensetzung und Dicke von Quantentopfschichten 14, Barriereschichten 13 und Reservoirschichten 12 können so gewählt werden, dass τRV >> τTUN >> τW (1)wobei τRV die Verweilzeit eines Ladungsträgers in Reservoirschicht 12, τTUN die Zeit, die für einen Ladungsträger erforderlich ist, um von Reservoirschicht 12 zu Quantentopfschicht 14 zu tunneln und τW die Verweilzeit eines Ladungsträgers in Quantentopfschicht 14, bevor die Ladungsträger zur Erzeugung von Licht rekombinieren, darstellen. Da die Verweilzeit in Reservoir 12 wesentlich länger als die Verweilzeit in Quantentopfschicht 14 ist, findet in Reservoir 12 eine konstante Zuführung von Ladungsträgern statt, um Lücken in Quantentopf 14 aufzufüllen.The reservoir layers 12 see a store of charge carriers in the immediate vicinity of the quantum wells 14 in front, which by barrier layer 13 easily into the quantum wells 14 can tunnel. The reservoir layers 12 lead the quantum well layers 14 Charge carrier, so that as soon as a charge carrier leaves a quantum well layer, for example by radiative recombination, immediately from the reservoir layer 12 another charge carrier is supplied to replace it. Because the reservoir layers 12 less indium than the quantum well layers 14 have, have the reservoir layers 12 a better crystal quality, reducing the reservoir layers 12 Hold charge carriers with a long cooldown. The composition and thickness of quantum well layers 14 , Barrier layers 13 and reservoir layers 12 can be chosen so that τ RV >> τ DO >> τ W (1) where τ RV is the residence time of a charge carrier in the reservoir layer 12 , τ DO the time required for a carrier to move from reservoir layer 12 to quantum well layer 14 to tunnel and τ W the residence time of a charge carrier in quantum well layer 14 before the charge carriers recombine to produce light. Since the residence time in reservoir 12 much longer than the residence time in quantum well layer 14 is, finds in reservoir 12 a constant supply of charge carriers takes place to fill gaps in quantum well 14 fill.

Die Wahrscheinlichkeit, Barriereschichten 13 zu durchtunneln, kann maximiert werden, indem die Zusammensetzung und Dicke von Reservoirs 12 und Quantentöpfen 14 so gewählt wird, dass die Energiepegel der Zustände, welche zum Laden von Ladungsträgern in Reservoirs 12 und Quantentöpfen 14 bestehen, nahezu gleich sind. Sind die Energiepegel der Zustände nahezu gleich, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Ladungsträger zwischen einem Reservoir 12 und einem Quantentopf 14 tunnelt. Die Tunnelungswahrscheinlichkeit kann ebenfalls maximiert werden, indem die in III-Nitrid-Materialien naturgemäß auftretenden Polarisationsfelder genutzt werden. 3 zeigt ein Beispiel eines Leitungsbandkantenenergiediagramms für einige der Schichten der in 1 dargestellten Anordnung unter Berücksichtigung von in III-Nitrid-Schichten vorhandenen Polarisationsfeldern. Das Polarisationsfeld verzerrt das Energiebanddiagramm so, dass das Leitungsband in Reservoirschicht 12 an Ecke 30 geringer als in dem Rest von Reservoirschicht 12 ist. Ebenso ist das Leitungsband in Quantentopfschicht 14 an Ecke 32 geringer als in dem Rest von Quantentopfschicht 14. Da Ladungsträger die Tendenz haben, sich in Ecke 30 zu sammeln, da das Leitungsband geringer als in dem Rest von Reservoir 12 ist, werden die Ladungsträger zum Quantentopf 14 hin „geschoben".The probability of barrier layers 13 To tunnel through can be maximized by the composition and thickness of reservoirs 12 and quantum wells 14 is chosen so that the energy levels of the states, which charge for loading of carriers in reservoirs 12 and quantum wells 14 exist, are almost equal. When the energy levels of the states are nearly equal, there is a high probability that a charge carrier will be between a reservoir 12 and a quantum well 14 tunnels. The tunneling probability can also be maximized by exploiting the polarization fields inherent in III-nitride materials. 3 FIG. 12 shows an example of a conduction band edge energy diagram for some of the layers of FIG 1 arrangement, taking into account present in III-nitride layers polarization fields. The polarization field distorts the energy band diagram so that the conduction band in reservoir layer 12 at the corner 30 less than in the remainder of the reservoir layer 12 is. Likewise, the conduction band is in quantum well layer 14 at the corner 32 lower than in the remainder of quantum well layer 14 , Because carriers have a tendency to corner themselves 30 because the conduction band is lower than in the rest of the reservoir 12 is, the charge carriers to the quantum well 14 "pushed".

Obgleich 1 ein Reservoir 12 auf beiden Seiten jeder Quantentopfschicht 14 zeigt, können verschiedene Konfigurationen von Reservoirs in dem aktiven Bereich verwendet werden. Erstens können zwei Quantentopfschichten oder mehr zwischen Reservoirs angeordnet sein. Zum Beispiel kann der aktive Bereich so vorgesehen werden, dass ein Reservoir über den n-leitenden Schichten, eine erste Barriereschicht über dem Reservoir, ein erster Quantentopf über der ersten Barriere, eine zweite Barriere über dem ersten Quantentopf, ein zweiter Quantentopf über der zweiten Barriere, eine dritte Barriere über dem zweiten Quantentopf und sodann ein zweites Reservoir über der dritten Barriere angeordnet wird. Zweitens können Reservoirs lediglich im Mittelpunkt des aktiven Bereichs verwendet werden. Die äußersten Schichten des aktiven Bereichs können Barriereschichten oder Quantentöpfe sein und müssen nicht, wie bei der in 1 dargestellten Anordnung, durch Reservoirschichten dargestellt sein. Drittens können verschiedene Reservoirschichten verschiedene Zusammensetzungen oder Dicken aufweisen. Die Reservoirschichten müssen keine identische Zusammensetzung und Dicke wie bei der in 1 dargestellten Anordnung aufweisen. Viertens muss die Platzierung von Reservoirschichten in dem aktiven Bereich nicht symmetrisch sein. Zum Beispiel kann eine Anordnung ein Reservoir in Angrenzung an die n-leitenden Schichten auf einer Seite des aktiven Bereichs und dann eine Barriereschicht oder einen Quantentopf in Angrenzung an die p-leitenden Schichten auf der anderen Seite des aktiven Bereichs aufweisen.Although 1 a reservoir 12 on both sides of each quantum well layer 14 shows, different configurations of reservoirs in the active area can be used. First, two quantum well layers or more between Re be arranged servoirs. For example, the active region may be provided such that one reservoir over the n-type layers, a first barrier layer over the reservoir, a first quantum well over the first barrier, a second barrier over the first quantum well, a second quantum well over the second barrier , a third barrier is placed over the second quantum well, and then a second reservoir is placed over the third barrier. Second, reservoirs can only be used at the center of the active area. The outermost layers of the active region may be barrier layers or quantum wells and need not, as in the 1 illustrated arrangement, be represented by reservoir layers. Third, different reservoir layers may have different compositions or thicknesses. The reservoir layers need not have identical composition and thickness as in the 1 have shown arrangement. Fourth, the placement of reservoir layers in the active area need not be symmetric. For example, an array may have a reservoir adjacent to the n-type layers on one side of the active area and then a barrier layer or quantum well adjacent to the p-type layers on the other side of the active area.

4 zeigt eine Licht emittierende Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der in 4 dargestellten Anordnung sind die Quantentopfschichten 14 von den Reservoirschichten 12 nicht durch Barriereschichten getrennt. Barriereschicht 13 kann, wie in 4 dargestellt, Quantentopfschichten 14 voneinander trennen, oder die Quantentopfschichten 14 können durch eine weitere Reservoirschicht voneinander getrennt werden. 4 shows a light-emitting device according to a second embodiment of the present invention. At the in 4 The arrangement shown are the quantum well layers 14 from the reservoir layers 12 not separated by barrier layers. barrier layer 13 can, as in 4 shown, quantum well layers 14 separate from each other, or the quantum well layers 14 can be separated by another reservoir layer.

5 bis 8 zeigen Beispiele von Leitungsbandkantenenergiediagrammen für einige der Schichten der in 4 dargestellten Anordnung. Wie in den 5 bis 8 darge stellt, können Reservoirschichten 12 eine gradierte Zusammensetzung aufweisen. Der Begriff „gradiert", wie hier bei Beschreiben der Zusammensetzung oder der Dotierungskonzentration in einer Schicht bzw. Schichten in einer Anordnung verwendet, ist so zu interpretieren, dass er eine Struktur betrifft, bei welcher eine Änderung der Zusammensetzung und/oder Dotierungskonzentration auf andere Weise als bei einer Einzelstufenänderung der Zusammensetzung und/oder Dotierungskonzentration erreicht wird. In einem Beispiel, wie in 7 dargestellt, ist das gradierte Reservoir durch einen Schichtenstapel dargestellt, wobei jede der Schichten eine andere Zusammensetzung und/oder Dotierungskonzentration als jede angrenzende Schicht aufweist. Sollten die Schichten eine auflösbare Dicke aufweisen, ist der gradierte Bereich als „Step-Graded" oder „Index-Graded" Bereich bekannt. In dem Grenzbereich, in dem die Dicke einzelner Schichten sich Null nähert, ist der gradierte Reservoirbereich als kontinuierlich gradierter Bereich bekannt. Die Schichten, welche den gradierten Reservoirbereich bilden, können so vorgesehen sein, dass sie verschiedene Profile in der Zusammensetzung und/oder Dotierungskonzentration vs. Dicke, einschließlich, jedoch nicht ausschließlich, linearer Anstiege, parabolischer Anstiege sowie Power-Law-Anstiege, bilden. Ebenso sind gradierte Reservoirbereiche nicht auf ein einziges Gradationsprofil beschränkt, sondern können Teile mit verschiedenen Gradationsprofilen sowie einen oder mehrere Teile mit Bereichen, die eine im Wesentlichen konstante Zusammensetzung und/oder Dotierungskonzentration aufweisen, umfassen. 5 to 8th show examples of conduction band edge energy diagrams for some of the layers of FIG 4 illustrated arrangement. As in the 5 to 8th can represent, reservoir layers 12 have a graded composition. The term "graded," as used herein in describing the composition or doping concentration in a layer in an array, is to be interpreted as referring to a structure in which a change in composition and / or doping concentration is otherwise is achieved as in a single step change in composition and / or doping concentration In an example, as in 7 As shown, the graded reservoir is represented by a stack of layers, each of the layers having a different composition and / or doping concentration than any adjacent layer. Should the layers have a resolvable thickness, the graded region is known as a "step-graded" or "index-graded" region. In the boundary region where the thickness of individual layers approaches zero, the graded reservoir region is known as a continuously graded region. The layers forming the graded reservoir region may be provided to have different profiles in composition and / or doping concentration vs. Thickness including, but not limited to, linear ascents, parabolic ascents, and power-law ascents. Similarly, graded reservoir regions are not limited to a single gradation profile, but may include parts having different gradation profiles and one or more parts having regions having a substantially constant composition and / or doping concentration.

Wie in den 5 und 6 dargestellt, können Reservoirschichten 12 mit linearer, monotoner Stufung in der Zusammensetzung vorgesehen werden. Bei der in 5 dargestellten Anordnung ist die Zusammensetzung von Indium in Reservoir 12 von dem prozentualen Anteil von Indium in n-leitenden Schichten 11, typischerweise Null, bis zu einer Indiumzusammensetzung, welche geringer als die Indiumzusammensetzung in den Quantentopfschichten 14 ist, gradiert. Die Indiumzusammensetzung nimmt dann in Quantentopfschicht 14 zu. Wie in der aus 6 ersichtlichen Anordnung dargestellt, kann die Indiumzusammensetzung in Reservoirschicht 12 von der Indiumzusammensetzung in den n-leitenden Schichten 11 bis zu der Indiumzusammensetzung in Quantentopf 14 ohne eine abrupte Stufenänderung der Indiumzusammensetzung zwischen dem gradierten Reservoirbereich 12 und der Quantentopfschicht 14 kontinuierlich gradiert sein. Ebenso zeigt 6, dass die Gradation in dem Reservoir in Angrenzung an die n-leitenden Schichten 11 nicht mit der Gradation des Reservoirbereichs in Angrenzung an die p-leitenden Schichten 15 identisch oder symmetrisch zu dieser sein muss.As in the 5 and 6 can represent reservoir layers 12 be provided with a linear, monotonic gradation in the composition. At the in 5 The arrangement shown is the composition of indium in reservoir 12 of the percentage of indium in n-type layers 11 , typically zero, to an indium composition which is less than the indium composition in the quantum well layers 14 is, graded. The indium composition then takes in quantum well layer 14 to. As in the out 6 shown arrangement, the indium composition in reservoir layer 12 of the indium composition in the n-type layers 11 up to the indium composition in quantum well 14 without an abrupt step change in the indium composition between the graded reservoir region 12 and the quantum well layer 14 be graded continuously. Likewise shows 6 in that the gradation in the reservoir adjoins the n-type layers 11 not with the gradation of the reservoir area adjacent to the p-type layers 15 must be identical or symmetrical to this.

Bei der in 7 dargestellten Anordnung ist Reservoir 12 durch eine Reihe von Schichten dargestellt, wobei jede eine andere Indiumzusammensetzung aufweist. In Reservoir 12 in Angrenzung an die p-leitenden Schichten 11 wird die Zusammensetzung von Indium bei Aufbringen jeder der Schichten erhöht. Die Erhöhung bzw. Verringerung der Indiumzusammensetzung muss nicht bei jeder Schicht in dem stufenweise gradierten Reservoir gleich sein. Bei der in 8 dargestellten Anordnung werden Reservoirs 12 mit nicht linearer, monotoner Stufung in der Zusammensetzung vorgesehen.At the in 7 illustrated arrangement is reservoir 12 represented by a series of layers, each having a different indium composition. In reservoir 12 adjoining the p-type layers 11 the composition of indium is increased upon application of each of the layers. The increase or decrease in indium composition need not be the same for each layer in the stepwise graded reservoir. At the in 8th arrangement shown are reservoirs 12 provided with non-linear, monotonic gradation in the composition.

Die in den 58 dargestellten und oben beschriebenen Gradationsschemen der Reservoirschicht sind von einer geringen Indiumzusammensetzung in den n-leitenden und p-leitenden Schichten in Angrenzung an den aktiven Bereich bis zu einer hohen Indiumzusammensetzung in dem Bereich des Reservoirs in Angrenzung an die Quantentopfschichten in dem aktiven Bereich gradiert. Die Gradation wird so ausgewählt, dass ein „Trichter" entsteht, welcher Ladungsträger in die Quantentopfschichten leitet. Darüber hinaus erhöht das Vorhandensein gradierter Reservoirschichten unmittelbar in Angrenzung an den aktiven Bereich die Menge des Materials, welches vorgesehen ist, um Ladungsträger zu halten, wodurch die Anzahl der den Quantentopfschichten zur Verfügung stehenden Ladungsträgern erhöht wird.The in the 5 - 8th The grading schemes of the reservoir layer shown and described above are of a low indium composition in the n-type and p-type Layers adjacent to the active region are graded to a high indium composition in the region of the reservoir adjacent to the quantum well layers in the active region. The gradation is selected to provide a "funnel" which directs charge carriers into the quantum well layers, Moreover, the presence of graded reservoir layers immediately adjacent to the active region increases the amount of material provided to hold charge carriers, thereby increasing the charge Number of the Quantumopfschichten available charge carriers is increased.

9 zeigt eine Licht emittierende Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der in 9 dargestellten Anordnung bilden die Quantentopfschichten 14 und die Barriereschichten 13 in dem aktiven Bereich 18 ein Übergitter. Die Quantentopfschichten und die Barriereschichten können die gleiche Indiumzusammensetzung wie die oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Anordnung aufweisen. Bei einem Übergitter können die Quantentopfschichten eine Dicke zwischen etwa 5 Angström und etwa 50 Angström aufweisen und weisen oftmals eine Dicke zwischen etwa 20 Angström und etwa 40 Angström auf. Die Barriereschichten können eine Dicke zwischen etwa 5 Angström und etwa 110 Angström aufweisen und weisen oftmals eine geringere Dicke als 25 Angström auf. Die Barriereschichten sind dünn genug, damit Ladungsträger durch Barriereschichten 13 in dem aktiven Bereich 18 zwischen Quantentopfschichten 14 tunneln können. Bei einer bestimmten Barrierendicke ist die Durchtunnelungsrate von der Breite des Quantentopfes abhängig. Während die Dicke des Quantentopfes abnimmt, nimmt die Durchtunnelungsrate zu, da sich die Differenz des Energieniveaus zwischen dem Quantentopf und der Barriere verringert. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Dicke jedes Quantentopfes in dem aktiven Bereich der gewünschten Durchtunne lungsrate in der Nähe dieses Quantentopfes entsprechend ausgewählt werden. Das in 9 dargestellte Übergitter als aktiver Bereich kann mit den in den 1 bis 8 dargestellten Reservoirschichten eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die in 9 dargestellte Anordnung Reservoirschichten auf einer oder beiden Seiten des Übergitters und/oder eine oder mehrere Reservoirschichten innerhalb des Übergitters umfassen. 9 shows a light-emitting device according to a third embodiment of the present invention. At the in 9 The arrangement shown form the quantum well layers 14 and the barrier stories 13 in the active area 18 a supergrid. The quantum well layers and the barrier layers may have the same indium composition as those described above with reference to 1 have described arrangement. In a superlattice, the quantum well layers may have a thickness between about 5 angstroms and about 50 angstroms and often have a thickness between about 20 angstroms and about 40 angstroms. The barrier layers may have a thickness between about 5 angstroms and about 110 angstroms and often have a thickness less than 25 angstroms. The barrier layers are thin enough to allow charge carriers through barrier layers 13 in the active area 18 between quantum well layers 14 can tunnel. At a certain barrier thickness, the tunneling rate depends on the width of the quantum well. As the thickness of the quantum well decreases, the tunneling rate increases as the difference in energy level between the quantum well and the barrier decreases. In some embodiments, the thickness of each quantum well in the active region may be appropriately selected at the desired whitening rate in the vicinity of that quantum well. This in 9 shown superlattice as an active area can with the in the 1 to 8th shown reservoir layers are used. For example, the in 9 illustrated arrangement comprise reservoir layers on one or both sides of the superlattice and / or one or more reservoir layers within the superlattice.

Sind die Barrieren dünn genug, damit Ladungsträger, wie in 9 dargestellt, zwischen Quantentopfschichten tunneln können, sind die Quantentopfschichten „gekoppelt", was bedeutet, dass sich der aktive Bereich 18 wie eine einzelne Quantentopfschicht, nicht jedoch wie mehrere diskrete, dünne Quantentopfschichten verhält. Diese Kopplung kann mehrere Vorteile bieten. Da Ladungsträger zwischen Quantentopfschichten tunneln, können die Ladungsträger erstens in jedem der Quantentöpfe gefunden werden, wobei die Ladungsträger aktiverem Material ausgesetzt sind. Dieses stellt eine Verbesserung gegenüber einem konventionellen, aktiven Bereich mit dicken Barriereschichten dar. Infolgedessen sind mehr Ladungsträger zur Rekombination in den Quantentopfschichten des aktiven Bereichs vorhanden, welche die Lichtleistung der Anordnung erhöhen können.Are the barriers thin enough to allow charge carriers, as in 9 shown to be able to tunnel between quantum well layers, the quantum well layers are "coupled", which means that the active region 18 how a single quantum well layer behaves, but not like several discrete, thin quantum well layers. This coupling can offer several advantages. First, since carriers tunnel between quantum well layers, the carriers can be found in each of the quantum wells, with the carriers exposed to more active material. This is an improvement over a conventional, active region with thick barrier layers. As a result, there are more charge carriers for recombination in the quantum well layers of the active region, which can increase the light output of the device.

Zweitens kann in einem Übergitter als aktiver Bereich ein geringerer Beschränkungsnachteil als in einem konventionellen, aktiven Bereich mit dicken Barriereschichten bestehen. Der Beschränkungsnachteil ist in den 10A10C dargestellt, welche Leitungsbandkantenenergiediagramme für einen dünnen Quantentopf (10A), einen dicken Quantentopf (10B) und ein Übergitter als aktiven Bereich (10C) zeigen. Linie 121 stellt ein Energieniveau dar, welches ein Ladungsträger in dem aus 10A ersichtlichen Quantentopf einnehmen muss. Da der Quantentopf von 10A dünn ist und der Ladungsträger auf einen kleinen Raum begrenzt ist, ist Energieniveau 121 hoch. Dagegen ist das Energieniveau 122 in dem breiten Quantentopf von 10B wesentlich geringer als Energieniveau 121 in 10A, da der Ladungsträger in dem breiten Quantentopf von 10B weniger begrenzt ist. 10C zeigt ein Energieniveau 123, welches ein Ladungsträger in einem Übergitter als aktiven Bereich einnehmen muss. Man kann sich das Übergitter so vorstellen, dass es wie ein breiter Quantentopf mit mehreren „Säulen" darin wirkt. Hier „befinden" sich die Ladungsträger in einem der Töpfe und werden daher im Vergleich zu einem dünnen Quantentopf besser verteilt. Das Vorhandensein der Barriereschicht-„Säulen" erhöht die Energie eines Topfes mit der gleichen Breite des aktiven Bereichs. Das Energieniveau bestimmt die Farbe der Emission von der Anordnung. Da die Zusammensetzung von Indium in den Quantentopfschichten ebenfalls die Emissionsfarbe beeinflusst, kann eine Reduzierung des Energieniveaus unter Verwendung eines Übergitters als aktiven Bereich die für eine bestimmte Emissionsfarbe erforderliche Indiumzusammensetzung reduzieren. Wie oben beschrieben, leidet typischerweise die Kristallqualität der Schicht, während der Anteil an Indium in einer Schicht zunimmt. Eine schlechte Kristallqualität kann eine reduzierte Effektivität hervorrufen. Somit können Anordnungen, welche ein Übergitter als aktive Bereiche vorsehen, leistungsfähiger sein, während Licht der gleichen Farbe wie von Anordnungen mit ungekoppelten Quantentöpfen mit einer höheren Indiumzusammensetzung emittiert wird.Second, in a superlattice, the active region may be a lower constraint penalty than in a conventional, active region with thick barrier layers. The limitation disadvantage is in the 10A - 10C which line band edge energy diagrams for a thin quantum well ( 10A ), a thick quantum well ( 10B ) and a superlattice as the active area ( 10C ) demonstrate. line 121 represents an energy level which is a charge carrier in the 10A must occupy the apparent quantum well. Because the quantum well of 10A is thin and the carrier is confined to a small space is energy level 121 high. The opposite is the energy level 122 in the wide quantum well of 10B much lower than energy level 121 in 10A because the charge carrier in the wide quantum well of 10B is less limited. 10C shows an energy level 123 which must occupy a charge carrier in a superlattice as the active region. One can think of the superlattice as acting like a broad quantum well with several "pillars" in it, where the charge carriers are "located" in one of the pots and are therefore better distributed compared to a thin quantum well. The presence of the barrier layer "pillars" increases the energy of a pot with the same width of the active region.The energy level determines the color of the emission from the array.As the composition of indium in the quantum well layers also affects the emission color, a reduction of the energy level As described above, the crystal quality of the layer typically suffers as the proportion of indium in a layer increases, and poor crystal quality can cause reduced efficiency. which provide a superlattice as active regions, be more efficient while emitting light of the same color as uncoupled quantum well devices with a higher indium composition.

Drittens kann ein Übergitter als aktiver Bereich die Einflüsse von Polarisationsfeldern reduzieren. 11 zeigt ein Energiebanddiagramm für ein Übergitter als aktiven Bereich. Die in einem Übergitter als aktiven Bereich verwendeten, dünnen Barriereschichten können die Einflüsse von Polarisationsfeldern durch Zulassen einer räumlich indirekten Rekombination, welche die Menge des von einem aktiven Bereich erzeugten Lichts erhöhen kann, reduzieren. Auf Grund des Polarisationsfeldes, welches den Boden jedes Quantentopfes „schief legt", haben Ladungsträger die Tendenz, sich in den Bereichen 110 jeder Quantentopfschicht zu sammeln. Da die Barriereschichten in einem Übergitter als aktiven Bereich dünn sind, können Ladungsträger, wie durch Pfeil 114 dargestellt, imstande sein, über Barriereschichten zu rekombinieren.Third, a superlattice as an active region can reduce the effects of polarization fields. 11 shows an energy band diagram for a superlattice as the active area. The in a Übergit Thin barrier layers used as the active region can reduce the effects of polarization fields by allowing for spatially indirect recombination, which can increase the amount of light generated by an active region. Because of the polarization field which "skews" the bottom of each quantum well, carriers tend to be in the areas 110 to collect each quantum well layer. Since the barrier layers are thin in a superlattice as the active region, charge carriers can, as shown by arrow 114 shown to be able to recombine via barrier layers.

12 ist eine Explosionsdarstellung einer gehäusten, Licht emittierenden Anordnung. Ein Wärmeableitungs-„Slug" 100 wird in einen gegossenen Leiterrahmen 106 eingesetzt. Der gegossene Träger 106 ist zum Beispiel ein gefülltes Kunststoffmaterial, welches um einen Metallrahmen, der einen Stromweg vorsieht, geformt wird. „Slug" 100 kann eine optionale Reflektorschale 102 aufweisen. Der LED-Chip 104, welcher durch eine der oben beschriebenen Anordnungen dargestellt sein kann, wird durch eine thermisch leitende Montagebasis 103 direkt oder indirekt an „Slug" 100 angebracht. Es kann zusätzlich eine optische Linse 108 angeordnet sein. 12 is an exploded view of a packaged, light-emitting device. A heat dissipation slug 100 gets into a cast lead frame 106 used. The cast support 106 For example, a filled plastic material is molded around a metal frame that provides a current path. "Slug" 100 can be an optional reflector shell 102 exhibit. The LED chip 104 , which may be represented by one of the arrangements described above, is provided by a thermally conductive mounting base 103 directly or indirectly to "slug" 100 appropriate. It can also be an optical lens 108 be arranged.

Auf Grund der vorliegenden, detaillierten Beschreibung können von Fachkundigen Modifikationen vorgenommen werden, ohne dabei von der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, abzuweichen. Der Anwendungsbereich der Erfindung ist daher nicht auf die dargestellten und beschriebenen, spezifischen Ausführungsbeispiele zu beschränken.On Reason of the present, detailed description may be of Expert modifications are made without going by the Invention as in the claims defined, depart. The scope of the invention is therefore not on the illustrated and described, specific embodiments to restrict.

Claims (17)

Licht emittierende Anordnung mit: einem Substrat (10), einem Bereich (11) vom ersten Leitfähigkeitstyp, welcher über dem Substrat (10) angeordnet ist, einem aktiven Bereich (18), welcher über dem Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp liegt, wobei der aktive Bereich aufweist: eine Quantentopfschicht (14), wobei diese AlxGayIn1-x-yN (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1) enthält und einen ersten Bandabstand aufweist, eine Barriereschicht (13) und eine Reservoirschicht (12), wobei diese AlxGayIn1-x-yN (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1) enthält, einen zweiten Bandabstand aufweist und der Quantentopfschicht (14) Ladungsträger zuführt, sowie einen Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp (15), welcher über dem aktiven Bereich angeordnet ist, wobei der erste Bandabstand geringer als der zweite Bandabstand ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusammensetzung von zumindest einem Teil der Reservoirschicht (12) von einer ersten Indiumzusammensetzung in einem ersten Teil der Reservoirschicht in Angrenzung an einen der Bereiche vom ersten Leitfähigkeitstyp (11) und zweiten Leitfähigkeitstyp (15) bis zu einer zweiten Zusammensetzung in einem zweiten Teil der Reservoirschicht in Angrenzung an die Quantentopfschicht (14) oder die Barriereschicht (13) gradiert ist, und die Indiumkonzentration in der ersten Indiumzusammensetzung geringer als diese in der zweiten Indiumzusammensetzung ist.Light emitting device comprising: a substrate ( 10 ), an area ( 11 ) of the first conductivity type which is above the substrate ( 10 ), an active area ( 18 ) overlying the region of the first conductivity type, the active region comprising: a quantum well layer ( 14 ), which contains Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1) and has a first band gap, a barrier layer ( 13 ) and a reservoir layer ( 12 ), which contains Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), has a second band gap and the quantum well layer ( 14 ) Supplies charge carriers and a region of the second conductivity type ( 15 ) disposed over the active region, wherein the first band gap is less than the second band gap, characterized in that a composition of at least a portion of the reservoir layer (10) 12 ) of a first indium composition in a first part of the reservoir layer adjoining one of the regions of the first conductivity type ( 11 ) and second conductivity type ( 15 ) to a second composition in a second part of the reservoir layer adjoining the quantum well layer ( 14 ) or the barrier layer ( 13 ) and the indium concentration in the first indium composition is lower than that in the second indium composition. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei: die Barriereschicht (13) einen dritten Bandabstand aufweist und der dritte Bandabstand größer als der zweite Bandabstand ist.A light emitting device according to claim 1, wherein: the barrier layer ( 13 ) has a third bandgap and the third bandgap is greater than the second bandgap. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei: die Quantentopfschicht (14) eine erste Indiumzusammensetzung aufweist, die Reservoirschicht (12) eine zweite Indiumzusammensetzung aufweist und die Reservoirschicht (12) weniger Indium als die Quantentopfschicht (14) enthält.A light emitting device according to claim 1, wherein: the quantum well layer ( 14 ) has a first indium composition, the reservoir layer ( 12 ) has a second indium composition and the reservoir layer ( 12 ) less indium than the quantum well layer ( 14 ) contains. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 3, wobei: die Barriereschicht (13) eine dritte Indiumzusammensetzung aufweist und die Reservoirschicht (12) mehr Indium als die Barriereschicht (13) enthält.A light-emitting device according to claim 3, wherein: the barrier layer ( 13 ) has a third indium composition and the reservoir layer ( 12 ) more indium than the barrier layer ( 13 ) contains. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Barriereschicht (13) zwischen der Quantentopfschicht (14) und der Reservoirschicht (12) angeordnet ist.A light-emitting device according to claim 1, wherein the barrier layer ( 13 ) between the quantum well layer ( 14 ) and the reservoir layer ( 12 ) is arranged. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei: die Quantentopfschicht (14) eine erste Dicke aufweist, die Reservoirschicht (12) eine zweite Dicke aufweist und die zweite Dicke größer als die erste Dicke ist.A light emitting device according to claim 1, wherein: the quantum well layer ( 14 ) has a first thickness, the reservoir layer ( 12 ) has a second thickness and the second thickness is greater than the first thickness. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 6, wobei: die Barriereschicht (13) eine dritte Dicke aufweist und die erste Dicke größer als die dritte Dicke ist.A light-emitting device according to claim 6, wherein: the barrier layer ( 13 ) has a third thickness and the first thickness is greater than the third thickness. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei: die Barriereschicht (13) eine Dicke zwischen 0,5 nm und 5,0 nm aufweist, die Quantentopfschicht (14) eine Dicke zwischen 0,5 nm und 10,0 nm aufweist und die Reservoirschicht (12) eine Dicke zwischen 0,5 nm und 25,0 nm aufweist.A light emitting device according to claim 1, wherein: the barrier layer ( 13 ) has a thickness between 0.5 nm and 5.0 nm, the quantum well layer ( 14 ) has a thickness between 0.5 nm and 10.0 nm and the reservoir layer ( 12 ) has a thickness between 0.5 nm and 25.0 nm. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei: die Reservoirschicht (12) mehrere Unterschichten vorsieht, wobei jede Unterschicht eine Indiumzusammensetzung aufweist, eine Unterschicht mit der geringsten Indiumzusammensetzung in Angrenzung an den Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp oder den Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet ist und eine Unterschicht mit der höchsten Indiumzusammensetzung in Angrenzung an die Quantentopfschicht oder die Barriereschicht angeordnet ist.The light emitting device of claim 1, wherein: the reservoir layer ( 12 ) provides a plurality of sublayers, each sublayer having an indium composition, a sublayer having the least indium composition adjacent to the first conductivity type region or the second conductivity type region, and a sublayer having the highest indium composition adjacent to the quantum well layer or the barrier layer is. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Stufung monoton ist.A light-emitting device according to claim 1, wherein the gradation is monotone. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung in einem Profil, welches aus der Gruppe linearer, abgestufter und parabolischer Profile ausgewählt wird, gradiert ist.A light-emitting device according to claim 1, wherein the composition in a profile consisting of the group of linear, graduated and parabolic profiles is graded. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Reservoirschicht einen ersten Teil mit einer konstanten Zusammensetzung und einen zweiten Teil mit einer gradierten Zusammensetzung aufweist.A light-emitting device according to claim 1, wherein the reservoir layer has a first part with a constant composition and a second part having a graded composition. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei diese weiterhin aufweist: einen ersten Kontakt (17), welcher mit dem Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp (11) verbunden ist, einen zweiten Kontakt (16), welcher mit dem Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp (15) verbunden ist, eine Montagebasis, welche mit dem ersten und dem zweiten Kontakt verbunden ist, sowie eine Linse (10), welche über dem Substrat angeordnet ist.The light emitting device of claim 1, further comprising: a first contact ( 17 ) which is connected to the region of the first conductivity type ( 11 ), a second contact ( 16 ) which is connected to the region of the second conductivity type ( 15 ), a mounting base, which is connected to the first and the second contact, and a lens ( 10 ), which is disposed above the substrate. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei der aktive Bereich (18) ein Übergitter aus alternierenden Quantentopfschichten (14) und Barriereschichten (13) aufweist, wobei die Barriereschichten eine solche Dicke aufweisen, dass Ladungsträger durch die Barriereschichten zwischen Quantentopfschichten tunneln können.A light-emitting device according to claim 1, wherein the active region ( 18 ) a superlattice of alternating quantum well layers ( 14 ) and barrier layers ( 13 ), wherein the barrier layers have a thickness such that charge carriers can tunnel through the barrier layers between quantum well layers. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 14, wobei mindestens eine Barriereschicht eine Dicke zwischen 0,5 nm und 11,0 nm aufweist und mindestens eine Quantentopfschicht eine Dicke zwischen 2,0 nm und 4,0 nm aufweist.A light-emitting device according to claim 14, wherein at least one barrier layer has a thickness between 0.5 nm and 11.0 nm and at least one quantum well layer has a thickness between 2.0 nm and 4.0 nm. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 14, wobei: mindestens eine Barriereschicht eine Dicke zwischen 0,5 nm und 2,5 nm aufweist und mindestens eine Quantentopfschicht eine Dicke zwischen 2,0 nm und 2,5 nm aufweist.A light-emitting device according to claim 14, wherein: at least a barrier layer has a thickness between 0.5 nm and 2.5 nm and at least one quantum well layer has a thickness between 2.0 nm and 2.5 nm. Licht emittierende Anordnung nach Anspruch 1, wobei diese weiterhin aufweist: einen ersten Kontakt, welcher mit dem Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp verbunden ist, einen zweiten Kontakt, welcher mit dem Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp verbunden ist, eine Montagebasis, welche mit dem ersten und zweiten Kontakt verbunden ist, sowie eine Linse, welche über dem Substrat angeordnet ist.A light-emitting device according to claim 1, wherein this further comprises: a first contact, which with the region of the first conductivity type connected is, a second contact, which with the area of the second conductivity type connected is, a mounting base, which with the first and second contact is connected, as well a lens which over the Substrate is arranged.
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